자율주행 데이터를 안전하게 기록∙저장하는 기술

인피니언, ESC21에서 스마트 카를 위한 데이터 스토리지 기술 선보여

[테크월드뉴스=서유덕 기자] 자동차의 자율주행은 제조단계에서 저장하거나 운전으로 기록한 자체 데이터와 센서의 감지 또는 외부연결(IoT)을 통해 실시간으로 수집한 정보를 컴퓨터가 분석함으로써 이루어진다. 안전한 자율주행을 위해서는 차량 데이터를 내부 오류와 외부 침입으로부터 보호하고, 불필요하거나 잘못된 데이터는 제거∙배제해야 한다. 데이터 처리가 지연돼 주행에 차질이 생겨서도 안된다. 따라서 자율주행정보 기록장치는 빠른 속도와 효율성, 그리고 보안성을 갖춰야 한다.

 

자율주행정보 기록장치가 중요한 이유

2018년 미국에서 자율주행 차량에 의한 운전자·보행자 사망 사고가 발생한 후 자율주행 기술 자체의 안전과 더불어 사고 책임 문제가 새로운 과제로 대두됐다. SAE의 자율주행 표준 ‘J3016’에서 정하는 자율주행 단계에 따르면, 3단계부터 시스템이 전체 주행을 수행한다. 우리나라는 작년 1월 3단계 자동화 차량의 판매를 허용하면서, 자율주행 중 사고가 발생한 경우 운전자와 제조사 사이에 책임 다툼 가능성이 생겼다. 자율주행기술 상용화를 준비하는 세계 각국의 정부는 운전자와 자율주행시스템 사이의 과실 문제를 가리기 위한 제도적 기준 마련에 나섰다. 우리나라는 작년 7월에 자율주행차 사고조사위원회(이하 사고위)를 구성했고, 올해 1월부터 자율주행차 보험제도 운용 관련 내용을 담은 ‘자동차손해배상 보장법 시행령’을 시행했다.

국제자동차기술자협회(SAE International)의 자율주행 표준 ‘J3016’단계운전자시스템

Level 0 (비자동화)	차의 속도와 방향 통제	주행에 영향을 주지 않음.
Level 1 (운전자 보조)	차의 속도 또는 방향 통제	주행에 관한 다른 기능에 개입
Level 2 (부분 자동화)	적극적 주행에 반드시 개입 주변 상황을 항상 주시	정해진 조건에서, 속도와 방향 조절
Level 3 (조건부 자동화)	적극적 주행에 개입하지 않아도 됨. 상황을 항상 주시하지는 않아도 됨. 항상 직접 주행을 통제할 준비	정해진 조건에 속도와 방향 조절 기능 구현이 한계에 이르기 전, 운전자에게 시간적 여유를 두고 적극적 운전을 이어가도록 알림.
Level 4 (고도 자동화)	정해진 조건에서, 운전에 개입하지 않음.	정해진 조건에 모든 상황에서 차의 속도와 방향 조절, 적극적 주행.
Level 5 (완전 자동화)	모든 상황에 개입하지 않음.	주행 중 모든 경우에 차의 속도와 방향 통제, 적극적 주행

시행령에 따르면, 자율주행차에는 ‘자율주행정보 기록장치’를 의무적으로 부착해야 하고, 자율주행시스템 작동과 해제에 관한 사항, 자율주행시스템의 운전 전환 요구에 관한 사항 등을 6개월 이상 보관해야 한다. 그리고 제조사는 사고위의 자율주행정보 기록장치 정보 제공 요청에 반드시 응해야 한다.

 

EDR에 필수적인 고속∙신뢰성…… 해답은 F-RAM

인피니언 테크놀로지스(이하 인피니언)는 지난 1일부터 5일까지 IoT 기술과 자사 제품을 전시하는 임베디드 솔루션 컨퍼런스2021(ESC21)을 온라인으로 개최했다. 2일차 주제로는 ‘스마트 카’를 선정하고 차량용 전자부품 관련 기술 트렌드를 소개했다. 인피니언은 스마트 카의 주요 구성요소로 자율주행, 커넥티비티와 인포테인먼트, 신뢰성을 꼽았고, 자율주행을 위한 안전한 데이터 처리와 관련해 총 10개의 세션 중 3개를 할당하며 비중 있게 다뤘다.

인피니언 ESC21 온라인 부스 캡처

자율주행정보 기록장치는 자율주행 데이터 저장 시스템(DSSAD)과 사고 기록 장치(EDR)로 구성된다. DSSAD는 자율주행 시스템의 활성화 또는 비활성화 사항, 접수한 명령, 실행한 명렁 등 사고 책임 소재를 판단하고 제적 결함 여부를 파악할 수 있는 데이터를 저장한다. EDR은 충돌 직전 5초 동안의 사고 분석 정보를 기록하고 저장한다. 두 장치 모두 내충격성과 내열성을 갖추고 빠른 속도로 데이터를 기록해야 한다. 특히 EDR은 사고 분석 데이터를 밀리초(ms) 단위로 기록해야 한다.

인피니언 ESC21 F-RAM 소개영상 캡처

강유전체 메모리(F-RAM)가 이런 EDR의 요구사항을 만족한다. 강유전체는 자연상태에서 전기편극을 가지고 있는 물질로, 전기가 공급되지 않아도 데이터를 보존할 수 있다. 즉, F-RAM은 D-RAM과 비슷한 구조면서도 강유전체의 특성 덕에 비휘발성이란 특징을 갖는다. 현재 비휘발성 메모리의 대부분을 차지하고 있는 플래시 메모리보다도 더 낮은 전력, 빠른 속도, 높은 읽기/쓰기 횟수 등의 장점을 갖는다. 인피니언의 엑셀론(EXCELON) F-RAM도 EEPROM보다 200배 적은 전력 소모량, S-RAM과 비슷한 54MB/s의 속도, 100조 번의 읽기/쓰기가 가능한 성능을 갖는다. 또한 50℃ 온도에서 160년 이상 데이터 보존이 가능하다. 자동차용 반도체 신뢰성 시험 규격 AEC-Q100 표준도 만족한다.

 

보안 플래시 메모리로 저장·통신장치 보안문제 해결

자율주행 차량에 탑재된 플래시 메모리 등의 저장장치는 복잡한 소프트웨어를 담으면서도 속도, 자체 보안, 신뢰성 등의 성능 요건을 만족해야 한다. 별도의 보안 플랫폼을 저장장치에 추가하는 것은 기록장치의 성능을 낮추게 되므로, 표준 시스템 내에서 쉽게 설계할 수 있는 보안 솔루션이 필요하다. DSSAD의 경우도 데이터 보호, 무결성, 안정성이 중요하다. 운전자와 차량 자체의 안전과 사고 책임 관련 문제에 직결되는 기록이 담겨 있으므로, 데이터 변경과 삭제가 불가능해야 한다.

인피니언 ESC21 Semper-SDK 설명 부분 캡처

인피니언은 보안 플래시 메모리 셈퍼 시큐어(Semper Secure)를 통해 DSSAD의 보안 문제를 해결한다. 단일 NOR 플래시 디바이스에 보안과 기능안전을 결합해 최첨단 커넥티드카, 산업용, 통신 시스템이 요구하는 보안, 안전, 신뢰성 조건을 만족한다. 셈퍼 시큐어는 하드웨어 신뢰점(root-of-trust, RoT) 역할을 해 종단 간(end-to-end) 보호를 제공한다. 커넥티드 시스템의 코드와 데이터 보호를 위해, 시스템의 외부 NOR 플래시 의존도가 높아짐에 따라 메모리에 추가되는 향상된 암호화 보안의 필요성이 커지고 있는데, 셈퍼 시큐어는 보안 서브시스템을 NOR 플래시 메모리에 추가해 시스템 손상을 최소화하면서도 외부 NOR 플래시 저장공간을 제공하는 것이다.

이 보안 플래시 메모리가 자율주행 자동차에 적용되면 주행 데이터를 안전하게 잠가(locking) 외부의 접근을 차단함으로써 기본 정보를 보호하고 자율주행 시스템의 무결성을 유지한다. 그러면서 차량 센서, 외부 통신, 운전자의 명령 등 상황 인식과 관련된 모든 센서 데이터를 계산하는 SoC와 데이터를 주고받으며 차량 데이터를 결함 없이 저장한다. 셈퍼 솔루션 개발 키트(SDK) 등 관리 툴을 사용해 어떤 정보가 생성, 기록됐는지도 확인할 수 있다. 또한 SDK로 보안 플래시 메모리의 설계를 간소화하고, 전체 시스템 설계 소요시간을 줄일 수 있다.

스테판 길스타인(Stephan Wegstein) 플래시 메모리 제품 마케팅 엔지니어는 컨퍼런스에서 “자율주행차의 사고 책임 관련 규정이 이벤트 데이터 기록과 데이터 스토리지 보안 시스템의 정의와 사례를 주도하고 있다”며, “앞서 언급한 두 가지 기술을 결합함으로써 보안과 기능 안전 과제를 모두 해결할 수 있을 것”이라고 말했다.